第二节 电势能 电势 电势差（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版机械建筑类）

主题六 电与磁及其应用 第二节 电势能 电势 电势差 【问题引入】 问题引入：如图，小球在重力的作用下运动一段位移，小球的重力做了功，重力势能减少，小球的动能增加了。小球在匀强电场中做类似的运动，由于静电力做功，动能也会增加。那是什么能量减少了呢？ 一、电势能 1.定义：由于移动电荷时静电力做功均与路径无关，电荷在电场中具有势能，这种势能称为电势能，符号是EP。 2.性质： (1)系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的，习惯上说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的参考点即零势能位置有关。确定电荷在电场中某点的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能位置。 (3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点的电势能。 二、电势 1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值叫做该点的电势。 2.公式： 公式中的Ep、q在运算时均需代入正、负号。 3.单位：在国际单位制中是J/C，称伏特，简称伏，符号为V。 4．对电势的理解 (1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无限远处或大地选为零电势点。 (2)固有性：与电场强度类似，电势也是用比值定义的物理量。电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量均无关。 (3)标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势点后，电场中各点的电势就确定了，可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。 (4)规定离场源电荷无限远处电势为零，由“沿着电场线方向电势逐渐降低”可得：正电荷周围空间的电势为正值，负电荷周围空间的电势为负值。 二、电势 三、电势差 （一）电势差与电势的关系：设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则它们之间的电势差UAB＝φA－φB，UBA＝φB－φA，显然UAB＝－UBA。 ① 电势差可以是正值，也可以是负值。当A点电势比B点电势高时，UAB为正值，UBA则为负值。 ② 选择不同的位置作为零电势点，电场中某点电势的数值可能改变，但电场中某两点之间电势的差值保持不变。 定义：在电场中，两点之间电势的差值，也叫作电压。 四、电场强度跟电势差的关系 1．关系式： 或 (注：公式中d 是匀强电场中两点沿电场方向的距离)。 2．关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积。 3．适用条件：匀强电场。 UAB＝Ed 【例1】如图所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8J，AB长6cm，AB与AC的夹角为60°．求： (1)场强方向； (2)设B处电势为1V，则A处电势为多少； (3)A处的场强大小； (4)电子在A点的电势能． 【答案】(1)场强方向由C至A；(2) φA=－5 V；(3) E=200 V/m；(4) Ep=5 eV 四、课堂练习 1．某静电场的电场线如图所示，A、B是同一条电场线上的两个点，其电场强度大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB。则下列说法中正确的是（　　） A．EA>EB；φA>φB B．EA>EB；φA<φB C．E<EB；φA>φB D．E<EB；φA<φB A 四、课堂练习 2.如图所示,三条虚线表示某电场的三个等势面,其中Φ1=30V,Φ2=20V, Φ3=10V,一个带电粒子只受电场力作用,按图中实线轨迹从A点运动到B点,由此可知( ) A．粒子带正电 B．粒子的速度变小 C．粒子的加速度变大 D．粒子的电势能变小 AD 四、课堂练习 3.关于电势差，下列说法正确的是（　　） A．电势差与电势一样，是相对量，与零电势点的选取有关 B．电势差有正、负之分，是一个矢量 C．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关 D．由于UAB=φA-φB，UBA=φB-φA，故UAB=-UBA CD 四、课堂练习 4.在匀强电场中把电荷量为2.0×10-9的点电荷从A点移到B点，克服静电力做功为1.6×10-7J，再把这个电荷从B点移到C点，静电力做功为4.0×10-7J。求：A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？ $$